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设备 | 什么浮式生产储卸油装置(FPSO)?

 长弓有心 2022-05-18 发布于江西

3月16日,由我国自主设计建设的亚洲首艘圆筒型FPSO(浮式生产储卸油装置),在山东青岛开工。该项目首次应用的多项技术将填补我国海洋工程领域空白,助力我国深水超大型海洋油气装备,自主设计建造和集成能力取得新突破。

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该圆筒型FPSO工作水深约324米

由上部组块和船体两部分组成

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主甲板最大直径达94米

面积相当于13个标准篮球场

高度36.5米

相当于12层楼高

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最大排水量达10万吨

接近“辽宁舰”的2倍

原油处理能力每天近6千立方米

最大储油量达6万立方米

设计寿命30年

可连续在海上运行15年不回坞

可抵御百年一遇的超强台风

什么是FPSO?

在近十年的油气发现中,海上新发现油气可采储量1482亿桶油当量,占比63%。随着海洋油气开发逐渐走向深海、远海,长距离的油气输送变得不切实际,而行之有效的解决途径就是FPSO。

FPSO,中文名叫浮式生产储油装置全名Floating Production Storage and Offloading

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FPSO是集原油生产、存储、外输等功能于一体的综合性大型海上原油加工厂。具有抗风浪能力强、适应水深范围广、储卸油能力强以及可转移、重复使用等优点,已成为海上油气田开发的主流生产装置。

FPSO由上部模块和船体两大部分组成。上部模块完成对原油的加工处理,而船体负责储存合格的原油FPSO通过海底输油管线接收来自海底油井的油、气、水等混合物混合物被加工处理成合格的原油和天然气合格产品被储存在船舱中达到一定量后经过原油外输系统由穿梭油轮输送至陆地

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与传统“生产平台/水下生产系统+海底管道”的开发方案相比,“FPSO+生产平台/水下生产系统+穿梭油轮”的开发方案拥有以下优点:

油气水生产处理能力和原油储存能力强

浅海、深海均适用,抗风浪能力强

机动性和运移性好,可实现快速移动

灵活应用,不仅可以与海上平台配合,还可以与水下生产系统组合,形成完整的全海式开发体系

FPSO的前世今生

自1976年壳牌石油公司用一艘的旧油轮改装成世界上第一座FPSO开始,到目前为止,全球共有200余艘FPSO在各海域油田服务。截至目前,我国共运营18艘FPSO,数量和总吨位位居世界前列。

中国第一艘FPSO是谁?

1989年,我国自行设计、建造了第一艘FPSO“渤海友谊”号,1990年后,先后建造了“南海发现”号、“南海开拓”号和“南海胜利”号。

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截至目前,中海油旗下共拥有18艘这样的海上钢铁巨无霸,是世界上拥有FPSO最多的石油公司之一。自北向南,分布于我国广袤的海域中,支撑着我国海洋石油75%~80%的产能。

随着海洋石油开发从近海转向深海,我国已经完全具备根据不同油田、不同海域,研制不同FPSO的能力,并走出国门承接国际市场FPSO的设计与建造。

目前,世界上最大的FPSO为我国为巴西油田自主设计建造的P70,最大排水量达35万吨,相当于6艘辽宁号的排水量。

FPSO大PK——船型 VS 圆筒型

南海作为全球海洋环境中最复杂恶劣的三大海域之一,夏秋季节台风频发、冬季风高浪急。相较北海和墨西哥湾,台风时南海波高相当,但风速与流速显著更高。

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可谓“魔王”中的“魔王”,在如此恶劣的南海风浪中,一般至少10万吨级船型FPSO才能站稳。

但对于中深水边际油田来说,油田产量不高10万吨级船型,FPSO有些大材小用了。此次我国开工建造的圆筒型FPSO,底盘低,运动天赋杠杠滴。6万吨级圆筒型FPSO就可达到10万吨级船型FPSO的作业安全要求。

相较于常规的船型FPSO,圆筒型FPSO具有钢材用量少稳定性好、抵御恶劣海况能力强等特点。对于南海北部陆坡区,水深200~400米的油气田,通过用导管架平台替换水下井口功能,用圆筒FPSO替换船型FPSO功能,可降低油田开发成本10亿元,大幅提高采收率。

除在环境较好的巴西海域作业的FPSO可以采用多点系泊定位外,在恶劣的南海海域作业的船型FPSO,只能依靠内转塔单点系泊系统就位。船身可以随风浪漂浮移动,避免与风浪流“硬刚”。

根据系泊方式不同,FPSO分为两大类:多点系泊和单点系泊。简单来说,单点系泊的FPSO可以围绕系泊点随风浪流移动,适合环境恶劣的南海。而多点系泊的FPSO,被多方向的系泊缆固定,当风浪袭来时,可移动空间极小容易“硬碰硬”。

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多点系泊系统圆筒形FPSO,由于其圆筒的特性,仅需采用多点系泊系统即可定位,无需布置随风向旋转的单点系泊系统。因此既可节省单点所需的布置空间与昂贵的设备费用,也可避免单点设备的风险。

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圆筒型FPSO有多难?

世界上第一座圆筒型FPSO——Sevan Piranema FPSO由烟台来福士建造,于2006交付巴西石油公司使用。目前,世界上只有6座圆筒型FPSO投产工程应用,1座服务于巴西海域,5座服务于北海恶劣海域,均由挪威Sevan公司完成基本设计,并形成相关的专有技术。除韩国船厂建造1座外,其余5座均在中国船厂建造。

这使自主设计建造时面临一系列重大挑战:

Ø 南海深水挑战

Ø 非船型运动机理挑战

Ø 抗台风多点系泊挑战

Ø 结构设计挑战

Ø 平台合龙挑战

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在此背景下,圆筒型FPSO研发项目团队联合国内优秀企业、高校攻克了一系列重大科研课题,使我国首艘自主设计建造的圆筒型FPSO顺利落地。

圆筒型FPSO将实现国内首个海上双塔脱硫系统设计、国内首个非风标效应外输系统设计、国内首次使用2500米系泊半径的张紧式聚酯缆浮筒组合设计、国内首个动态电缆应用,首个原油电站利旧方案设计等多项创新突破,填补了国内多项技术空白,带动国内船舶、大型装备、大型设备制造业高质量发展,极大地促进了我国海洋石油工业和高新技术的蓬勃发展,为国民经济双循环产生重大推动作用。

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